殼聚糖-銀納米微粒表面修飾木纖維的制備及抗菌性能研究

馮曉燕，鄭坤，陳瑩?，王春鵬，儲富祥

(中國林業(yè)科學(xué)研究院 林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所；生物質(zhì)化學(xué)利用國家工程實(shí)驗室；國家林業(yè)局 林產(chǎn)化學(xué)工程重點(diǎn)開放性實(shí)驗室；江蘇省 生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗室，江蘇 南京 210042)

·研究報告——生物質(zhì)材料·

殼聚糖-銀納米微粒表面修飾木纖維的制備及抗菌性能研究

馮曉燕，鄭坤，陳瑩?，王春鵬，儲富祥

(中國林業(yè)科學(xué)研究院 林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所；生物質(zhì)化學(xué)利用國家工程實(shí)驗室；國家林業(yè)局 林產(chǎn)化學(xué)工程重點(diǎn)開放性實(shí)驗室；江蘇省 生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗室，江蘇 南京 210042)

以液相還原法制備了殼聚糖-銀納米微粒(CS-Ag NPs)，并通過γ-巰丙基三甲氧基硅烷作為硅烷偶聯(lián)劑將其修飾到木纖維表面，獲得了具有抗菌性能的CS-Ag NPs表面修飾木纖維。采用透射電子顯微鏡研究了CS-Ag NPs的形貌；以傅里葉變換紅外光譜、掃描電子顯微鏡、熱重分析儀等分析手段對CS-Ag NPs表面修飾的木纖維進(jìn)行了結(jié)構(gòu)形貌以及熱穩(wěn)定性的分析，并討論了其吸水性能。結(jié)果表明表面修飾后的木纖維接枝率為3.06%，具有高熱穩(wěn)定性及低吸水性。通過瓊脂板計數(shù)法測試了CS-Ag NPs表面修飾前后的木纖維對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌、蠟狀芽庖桿菌以及革蘭氏陰性菌大腸埃希氏菌的抗菌效果，結(jié)果顯示表面修飾后的木纖維對實(shí)驗菌種的抑菌率都在99.0%以上。此外，還研究了未處理、PVP-Ag NPs以及CS-Ag NPs表面處理的木纖維板的抗菌性能，結(jié)果表明，在濕熱環(huán)境下，CS-Ag NPs表面處理的木纖維板到第8天時仍沒有霉菌長出，而未處理的木纖維板和傳統(tǒng)抗菌劑銀納米微粒處理的木纖維板到第5天時就開始長霉菌，由此可以看出表面修飾CS-Ag NPs的木纖維板具有更好的抗菌效果。

銀納米微粒；木纖維；抗菌

木纖維是一種來源豐富的天然纖維，主要成分包括纖維素、半纖維素和木質(zhì)素[1]。由于木纖維具有可再生、可生物降解、安全無污染等優(yōu)點(diǎn)，在家具、地板、汽車、服裝等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[2-3]。但是因為木纖維表面含有羥基等大量親水性基團(tuán)，在高溫濕熱環(huán)境中極易吸濕，進(jìn)而導(dǎo)致其表面霉菌滋生，出現(xiàn)發(fā)霉腐蝕等現(xiàn)象，限制了木纖維在應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展[4]。目前主要使用的木纖維類抗菌防腐劑是有機(jī)化合物類和無機(jī)硼類，此類抗菌防腐劑雖然能有效抑制霉菌生長，但在使用過程中較易流失，并會對環(huán)境和人體健康產(chǎn)生危害[5-6]。因此，開發(fā)低毒、高效、環(huán)保的木纖維抗菌劑成為其應(yīng)用領(lǐng)域的一個重要發(fā)展方向。銀系化合物是常見的抗菌材料，相關(guān)研究表明銀納米材料具有抗菌廣譜性、持久性和不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)[7-8]。近年來，研究發(fā)現(xiàn)以殼聚糖為保護(hù)劑的殼聚糖-銀納米微粒，不僅可以增加銀納米微粒在水溶液體系中的穩(wěn)定性，而且殼聚糖與銀納米微粒的協(xié)同抗菌效應(yīng)有效增強(qiáng)了其抗菌性[9]。同時，生物質(zhì)材料殼聚糖是一種環(huán)境友好的聚合物，具有生物可降解、安全無毒等特點(diǎn)[10-12]。因此，許多研究將殼聚糖-銀納米抗菌劑逐漸應(yīng)用于纖維抗菌領(lǐng)域，但未見在木纖維抗菌領(lǐng)域的報道。本研究采用液相還原法制備了殼聚糖-銀納米微粒(CS-Ag NPs)并將其修飾到木纖維表面，得到具有抗菌效果的木纖維；研究中測試了CS-Ag NPs表面修飾的木纖維對耐藥性細(xì)菌耐甲氧西林金黃色葡萄球菌，革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌、蠟狀芽孢桿菌和革蘭氏陰性菌大腸埃希氏菌的抗菌效果，并討論了CS-Ag NPs表面修飾的木纖維板的抗菌性能，以期為改善木纖維的吸濕發(fā)霉問題提供一些參考。

1 實(shí)驗

1.1 試劑與儀器

殼聚糖(M n＝100000～300000)，北京百靈威科技有限公司；聚乙烯吡咯烷酮(PVP-K30)、硝酸銀、硼氫化鈉、γ-巰丙基三甲氧基硅烷、三水合檸檬酸鈉，均為分析純。楊木纖維，密度為0.81 g/cm3，工業(yè)級；木纖維板，由楊木纖維直接膠合壓制而成，然后裁成6 cm×5 cm×1.25 cm大小。革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌Staphylococcusaureus(CICC 10384)、蠟狀芽孢桿菌Bacillus cereus(CICC 10352)、革蘭氏陰性菌大腸埃希氏菌Escherichia coli(CICC 10354)均購自中國工業(yè)微生物菌種保藏管理中心。耐藥性細(xì)菌耐甲氧西林金黃色葡萄球菌methicillin-resistant Staphylococcus aureus(MRSA)，由南京市鼓樓醫(yī)院提供。細(xì)菌培養(yǎng)基采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基和瓊脂培養(yǎng)基，使用前滅菌處理。

OPTIMA7000電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(Leeman，美國)、TEM-1010透射電子顯微鏡(JEOL，日本)、S-3400N掃描電子顯微鏡(Hitachi，日本)、Nicolet iS10紅外光譜儀(PittCon，美國)、NETZSCH 209F熱重分析儀(耐馳，德國)、ChroMat4300酶標(biāo)儀(Molecular Devices，美國)。

1.2 樣品制備

1.2.1 殼聚糖-銀納米微粒(CS-Ag NPs) 以液相還原法制備CS-Ag NPs。具體操作為取10mg殼聚糖溶于20mL體積分?jǐn)?shù)為1%的無水乙酸的水溶液中，得到質(zhì)量濃度為0.5g/L的殼聚糖乙酸溶液，室溫及磁力攪拌條件下，加入200μL 0.1mol/L硝酸銀溶液。10min后，向上述溶液中逐滴加入50μL 0.1mol/L硼氫化鈉溶液，混合溶液顏色逐漸由無色變?yōu)槌燃t色，待顏色穩(wěn)定后，得到CS-Ag NPs溶液(電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測得銀納米微粒質(zhì)量濃度為24.8mg/L)，待用。

1.2.2 聚乙烯吡咯烷酮-銀納米微粒(PVP-Ag NPs) 在40℃水浴和攪拌條件下，取2mmol/L的硝酸銀溶液和4mmol/L的三水合檸檬酸鈉溶液各12.5mL，混合，然后加入25mL質(zhì)量濃度2 g/L的聚乙烯吡咯烷酮溶液，反應(yīng)15min后，逐滴滴入0.3mL 0.1mol/L的硼氫化鈉溶液，溶液顏色逐漸由無色變成橙黃色，顏色穩(wěn)定后，即得到PVP-Ag NPs。

1.2.3 表面修飾木纖維的制備 配制30mL體積分?jǐn)?shù)為4%的γ-巰丙基三甲氧基硅烷(硅烷偶聯(lián)劑)的甲苯溶液，加入2g左右的木纖維，50℃恒溫反應(yīng)6h，無水乙醇洗滌3次，120℃烘干，然后浸入上述制備的CS-Ag NPs或PVP-Ag NPs溶液中，50℃水浴中靜置12 h，蒸餾水洗滌3次并120℃烘干，待用。

1.3 樣品表征

采用透射電子顯微鏡(TEM)對制備的CS-Ag NPs進(jìn)行形貌表征；采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)對未處理的木纖維和CS-Ag NPs表面修飾的木纖維結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，測試范圍為500～4000 cm-1；微觀形貌采用掃描電子顯微鏡(SEM)表征；熱穩(wěn)定性利用熱重分析儀(TG)進(jìn)行分析，空氣流，升溫速率為10K/min，溫度范圍室溫～800℃，樣品質(zhì)量為3～5mg。

1.4 樣品測試

1.4.1 接枝率計算 CS-Ag NPs表面修飾木纖維的接枝率由式(1)計算:

式中:Y—樣品接枝率，%；m1—接枝前木纖維的質(zhì)量，g；m2—接枝后木纖維的質(zhì)量，g。

1.4.2 吸水率測試 分別取約0.50 g未處理和CS-Ag NPs表面修飾的木纖維數(shù)份，各自浸于15mL蒸餾水中，室溫下靜置一定時間(0、5、10、15、20、25、30、35、40min)，然后將其取出擰干至無水滴，稱質(zhì)量為m3；置于80℃恒溫箱中干燥后，稱其質(zhì)量為m4。利用式(2)計算吸水率:

式中:w—樣品吸水率，%；m3—吸水后木纖維的質(zhì)量，g；m4—烘干后木纖維的質(zhì)量，g。

1.4.3 最低抑菌濃度的測試 CS-Ag NPs溶液放入截留分子量為3 500的透析袋后置于蒸餾水中透析以除去溶液中殘留的Ag＋，48 h后，以透析后的溶液配制銀納米微粒質(zhì)量濃度分別為0.1、0.2、0.4、0.8、1.6、3.2、6.4和12.8mg/L的溶液各2mL。配制上述濃度的PVP-Ag NPs及殼聚糖溶液各2mL。選取新鮮革蘭氏陽性菌S.aureus和革蘭氏陰性菌E.coli溶液稀釋至106個/mL，在96孔板各孔中分別加入100μL菌液，然后加入上述配制的各濃度的溶液100μL，并設(shè)置加菌液和100μL的無菌蒸餾水的組別作為空白對照組。每個濃度的樣品做3個平行樣，混合均勻后，37℃恒溫培養(yǎng)18 h后，酶標(biāo)儀測各溶液在600 nm處的吸光度(OD600nm)。同時，對培養(yǎng)后的溶液進(jìn)行觀察，以溶液透明不再渾濁處對應(yīng)的樣品濃度標(biāo)定最低抑菌濃度值。

1.5 抗菌實(shí)驗分析

1.5.1 CS-Ag NPs表面修飾木纖維的抗菌實(shí)驗 待測菌株(MRSA、S.aureus、B.cereus、E.coli)分別稀釋至108個/mL，各取1mL，然后分別加入約0.050g CS-Ag NPs表面修飾的木纖維，同時以未修飾的木纖維作為空白對照組，混合均勻后37℃恒溫培養(yǎng)4h，取出木纖維，洗脫細(xì)菌，取0.5mL菌液均勻涂布到瓊脂板上，37℃恒溫培養(yǎng)18 h后數(shù)瓊脂板上長出的菌落。抑菌率由式(3)計算:

式中:R—樣品的抑菌率，%；A—實(shí)驗組的菌落數(shù)；B—空白對照組的菌落數(shù)。

1.5.2 表面修飾木纖維板的抗菌實(shí)驗 將2mL體積分?jǐn)?shù)為4%的γ-巰丙基三甲氧基硅烷的甲苯溶液噴灑其表面對其進(jìn)行表面處理，待溶液全部潤濕于木纖維板表面后，120℃烘干。再用3mL CS-Ag NPs(或PVP-Ag NPs)溶液浸泡，50℃下反應(yīng)10 h，蒸餾水洗滌3次，120℃烘干，待用。以未表面處理的木纖維板為對照組，將其與處理過的木纖維板分別置于溫度為30℃的潮濕環(huán)境下，一段時間后，觀察木纖維板表面的細(xì)菌生長情況。

2 結(jié)果與討論

2.1 CS-Ag NPs修飾木纖維機(jī)理推測

可能的表面修飾過程如下:首先，將木纖維浸于硅烷偶聯(lián)劑(γ-巰丙基三甲氧基硅烷)的甲苯溶液中，在此過程中，硅烷偶聯(lián)劑上的硅氧烷基與木纖維的羥基發(fā)生偶合反應(yīng)，使硅烷偶聯(lián)劑接枝到木纖維上；然后，將處理后的木纖維浸于CS-Ag NPs溶液中，由于硅烷偶聯(lián)劑另一端為巰基，比較容易與銀納米微粒結(jié)合，經(jīng)過一定時間的反應(yīng)，最終得到表面接枝CS-Ag NPs的木纖維。通過計算得到木纖維上CS-Ag NPs的接枝率約為3.06%

2.2 樣品的結(jié)構(gòu)及熱性能分析

2.2.1 CS-Ag NPs的形貌分析 用透射電鏡對制備的CS-Ag NPs進(jìn)行了形貌表征，結(jié)果如圖1所示，從圖中看出CS-Ag NPs基本呈球形，大小分布較為均勻，計算得出CS-Ag NPs的平均粒徑約為20 nm。

2.2.2 木纖維的FT-IR分析 通過硅烷偶聯(lián)劑的化學(xué)偶聯(lián)作用將得到的CS-Ag NPs表面修飾到木纖維表面，獲得具有抗菌性能的木纖維，利用FT-IR對CS-Ag NPs修飾前后的木纖維進(jìn)行表征，結(jié)果如圖2所示，比較二者的光譜曲線，修飾前后木纖維的紅外光譜圖大致相似，3300 cm-1左右為木纖維中羥基的O—H伸縮振動峰；表面修飾后的木纖維在2916.61 cm-1處甲基(—CH3)的吸收峰紅移至2888.81 cm-1，這可能是由于殼聚糖分子六元環(huán)中亞甲基(—CH2—)的C—H的伸縮振動引起的；未處理木纖維中1030 cm-1處的吸收峰為C—O—C中C—O的伸縮振動，表面修飾后由于引入了Si—O—C的結(jié)構(gòu)，此峰藍(lán)移到1057 cm-1附近。

圖1 CS-Ag NPs的透射電鏡圖片F(xiàn)ig.1 TEM image of CS-Ag NPs

圖2 木纖維處理前(a)后(b)的紅外光譜對比Fig.2 FT-IR spectra of wood fiber before(a) and after(b)m odification w ith CS-Ag NPs

2.2.3 木纖維的SEM表征 利用掃描電鏡對表面修飾前后的木纖維進(jìn)行表面形貌表征，如圖3所示，未處理的木纖維表面較為光滑，并附著一些小的碎片，可能是木纖維吸附的雜質(zhì)等；表面修飾后的木纖維表面被一層凹凸不平的膜覆蓋，并有小部分CS-Ag NPs集聚，這可能是CS-Ag NPs和偶聯(lián)劑共同產(chǎn)生的復(fù)合物層。

圖3 木纖維經(jīng)CS-Ag NPs處理前后的掃描電鏡圖Fig.3 SEM images of wood fiber before and after modification w ith CS-Ag NPs

2.2.4 木纖維的TG分析 圖4為CS-Ag NPs表面修飾前后的木纖維在空氣流中的熱重分析曲線。

圖4 木纖維經(jīng)CS-Ag NPs處理前后的熱重圖Fig.4 TG/DTG curves of wood fiber before and after modification w ith CS-Ag NPs

如圖所示，木纖維失重可以分成3個階段，第一階段室溫～120℃是木纖維中水分的蒸發(fā)，失重率約為5%；此后，在升溫到230℃過程中木纖維的質(zhì)量基本不變；第二個階段為230～400℃，未處理的木纖維起始分解溫度為230.7℃，而經(jīng)CS-Ag NPs表面修飾的木纖維的起始分解溫度升至244.8℃，這可能是由于表面覆蓋的殼聚糖(熱分解溫度290℃左右[13])致使修飾后的木纖維起始分解溫度升高，使木纖維具有更好的熱穩(wěn)定性，這個階段木纖維的質(zhì)量迅速降低，主要是由于半纖維素和部分纖維素的分解；最后一個階段為400～550℃，主要是木纖維中纖維素結(jié)晶區(qū)部分降解和木質(zhì)素的熱解。另外，從圖中還可以看出，CS-Ag NPs表面修飾的木纖維與未處理的木纖維相比，初始分解溫度較高且熱解速率也偏高；未處理木纖維最終殘留量為2.95%，而CS-Ag NPs表面修飾的木纖維的最終殘留量為6.22%，這可能是由于表面修飾的銀納米微粒不發(fā)生分解，留在殘余的木纖維中引起的。

2.2.5 木纖維吸水性能分析 由于木纖維分子結(jié)構(gòu)中含有大量的羥基，在潮濕和高溫環(huán)境中極易吸濕，進(jìn)而導(dǎo)致細(xì)菌滋生，限制了其在濕熱條件下的應(yīng)用。因此，對CS-Ag NPs表面修飾前后的木纖維的吸水性進(jìn)行測定，結(jié)果如圖5所示。從圖5中可以看出，CS-Ag NPs表面修飾的木纖維的吸水率達(dá)到平衡時約為305%，低于未處理的木纖維(402%)，這主要是由于硅烷偶聯(lián)劑和納米銀微粒的引入，導(dǎo)致木纖維表面的羥基含量減少以及表面形貌發(fā)生變化，使其吸水率下降[14]。

圖5 木纖維經(jīng)CS-Ag NPs修飾前后的吸水性對比Fig.5 W ater absorption ratio of wood fiber before and after modification w ith CS-Ag NPs

2.3 表面修飾樣品的抗菌性能研究

2.3.1 CS-Ag NPs的抑菌性能 為研究表面修飾CS-Ag NPs木纖維的抗菌性能，首先測定了CS-Ag NPs對革蘭氏陽性菌S.aureus和革蘭氏陰性菌E.coli的最低抑菌濃度，同時比較了CS-Ag NPs、傳統(tǒng)PVP制備的銀納米微粒PVP-Ag NPs及殼聚糖對2種菌種的抗菌性能，結(jié)果如圖6所示。不同銀納米微粒濃度的PVP-Ag NPs和CS-Ag NPs對上述2種菌種都有抑制效果，并且隨著銀納米微粒濃度的增加，抑菌效果增強(qiáng)；CS-Ag NPs溶液對S.aureus和E.coli的最低抑菌質(zhì)量濃度均為0.2mg/L，而PVP-Ag NPs 對2種菌的最低抑菌質(zhì)量濃度分別為0.8和1.6mg/L，并且在0～0.8mg/L時，CS-Ag NPs的抑菌率高于PVP-Ag NPs的，這可能是由于殼聚糖具有生物相容性且本身有一定的抗菌效果，與銀納米微粒復(fù)合時對細(xì)菌的抑制能力更強(qiáng)，而PVP只具有穩(wěn)定銀納米微粒的作用。此外，實(shí)驗數(shù)據(jù)表明殼聚糖對這2種菌種都有微弱的抑菌能力，這與文獻(xiàn)表明殼聚糖具有一定的抗菌效果相符[15-16]。因此，研究表明CS-Ag NPs具有更強(qiáng)的抑菌效果，且殼聚糖與銀納米微粒可能存在一定的協(xié)同抗菌作用。

圖6 樣品對S.aureus(a)和E.coil(b)的抑菌率Fig.6 The inhibitory rates of sam p les against S.aureus(a)and E.coli(b)

2.3.2 木纖維的抗菌性能 以革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌、蠟狀芽庖桿菌、革蘭氏陰性菌大腸埃希氏菌和耐甲氧西林金黃色葡萄球菌為測試菌，研究了CS-Ag NPs表面修飾前后的木纖維的抗菌效果。圖7(a～d)為未處理木纖維和CS-Ag NPs表面修飾的木纖維浸入各菌液一段時間后，洗脫表面細(xì)菌再培養(yǎng)后的瓊脂板照片，從圖中可以看出，未處理木纖維對各菌種皆無抗菌效果，該組的瓊脂板都被觀察到有大量的菌斑，另一方面，CS-Ag NPs表面修飾的木纖維組的瓊脂板幾乎沒有(或幾個)菌斑出現(xiàn)，證實(shí)了表面修飾后的木纖維有廣譜的抗菌效果。利用瓊脂板計數(shù)法統(tǒng)計了CS-Ag NPs表面修飾木纖維對耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌、蠟狀芽庖桿菌、革蘭氏陰性菌大腸埃希氏菌的抑菌率，分別是99.0%、99.0%、99.9%、99.5%，未表面修飾的木纖維對細(xì)菌幾乎沒有抑制作用。

圖7 抗菌實(shí)驗對比效果圖Fig.7 The images of antibacterial activities

2.3.3 木纖維板的抗菌性能 高密度纖維板是以木質(zhì)纖維為原料，施加脲醛樹脂在加熱加壓的條件下壓制成的一種板材，廣泛應(yīng)用于地板、護(hù)墻板、墻板、家具等室內(nèi)裝潢材料，但目前仍存在濕熱環(huán)境中易發(fā)霉的缺點(diǎn)。以 CS-Ag NPs溶液直接表面處理木纖維板，比較了其與未處理的木纖維板以及PVP-Ag NPs溶液表面處理的木纖維板的抗菌效果。分別將未處理的木纖維板、PVP-Ag NPs溶液表面處理的木纖維板和CS-Ag NPs溶液表面處理木纖維板置于30℃潮濕環(huán)境下，靜置一段時間(2 d、5 d和8 d)后，觀察3塊木纖維板的表面細(xì)菌生長情況。圖8為不同靜置時間記錄的木纖維板照片。如圖8所示，第2天時，3種木纖維板表面均無菌斑長出；第5天時，未處理的木纖維板表面已有較多的菌斑出現(xiàn)，PVP-Ag NPs處理的木纖維板也開始出現(xiàn)少量菌斑，而經(jīng)CS-Ag NPs表面處理的木纖維板表面尚未出現(xiàn)菌斑；到了第8天，CS-Ag NPs表面處理木纖維板表面仍未有菌斑出現(xiàn)，此時，未處理的木纖維板表面幾乎布滿菌斑，而PVP-Ag NPs處理的木纖維板也有很多菌斑出現(xiàn)。結(jié)果表明，與PVP-Ag NPs相比，CS-Ag NPs表面處理的木纖維板具有更好的抗菌性和持久的抗菌效果，這可能是由于殼聚糖與銀納米微粒之間存在協(xié)同抗菌效應(yīng)。此外，表面處理過程中引入硅烷偶聯(lián)劑，使木纖維的吸水性下降，不易在潮濕環(huán)境下吸水，也是CS-Ag NPs表面處理的木纖維板抗菌性能提高的原因之一。

圖8 木纖維板表面處理前后的抗菌效果圖Fig.8 Images of antibacterial activity of modified wood fiber boards

3 結(jié)論

3.1 以液相還原法制備了殼聚糖-銀納米微粒(CS-Ag NPs)，得到的CS-Ag NPs基本呈球形，粒徑約為20 nm，通過γ-巰丙基三甲氧基硅烷作為硅烷偶聯(lián)劑將其表面修飾到木纖維表面，獲得了具有抗菌性能的CS-Ag NPs表面修飾的木纖維，接枝率約為3.06%，通過表征發(fā)現(xiàn)木纖維表面被覆蓋一層凹凸不平的膜，熱穩(wěn)定性提高且吸水性能下降。

3.2 對CS-Ag NPs以及表面修飾前后的木纖維的抗菌性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明CS-Ag NPs對金黃色葡萄球菌和大腸埃希氏菌的最低抑菌質(zhì)量濃度均為0.2mg/L，抑菌效果優(yōu)于PVP-Ag NPs。CS-Ag NPs表面修飾木纖維對耐藥性細(xì)菌耐甲氧西林金黃色葡萄球菌、革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌、蠟狀芽庖桿菌、革蘭氏陰性菌大腸埃希氏菌的抑菌率分別是99.0%、99.0%、99.9%、99.5%。

3.3 對未處理、PVP-Ag NPs和CS-Ag NPs表面處理的木纖維板的抑菌性能進(jìn)行研究，結(jié)果表明:與未處理的木纖維板及PVP-Ag NPs表面處理的木纖維板相比，CS-Ag NPs表面處理的木纖維板具有更強(qiáng)的抗菌效果和更持久的抗菌能力。

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Preparation and Antibacterial Activity ofWood Fiber Modified with Chitosan-Ag Nanoparticles

FENG Xiaoyan，ZHENG Kun，CHEN Ying，WANG Chunpeng，CHU Fuxiang

(Institute of Chemical Industry of Forest Products，CAF；National Engineering Lab.for Biomass Chemical Utilization；Key and Open Lab.of Forest Chemical Engineering，SFA；Key Lab.of Biomass Energy and Material，Jiangsu Province，Nanjing 210042，China)

Chitosan-Ag nanoparticles(CS-Ag NPs)were prepared by liquid phase reducingmethod and then modified on the wood fiber withγ-mercaptoproyl trimethoxysilane as coupling agent to obtain the antibacterial wood fiber.Themorphology of CS-Ag NPs was analyzed by TEM.The morphology and chemical structure as well as the thermal stability of the modified wood fiber were characterized by FT-IR，SEM and TG.Moreover，the water absorbency of thewood fiberwas explored.The results indicated that the modified wood fiber showed high thermal stability and low water absorbency.The antibacterial effects of the wood fiber against methicillin-resistant Staphylococcus aureus(MRSA)，gram-positive bacteria Staphylococcus aureus，Bacillus cereus and gram-negative bacteria Escherichia coli were studied with AGAR plate countingmethod.It showed that the inhibitory rates of themodified wood fiber against the bacteria were all up to 99.0%.Furthermore，the antimicrobial properties of the wood fiber board treated with PVP-Ag NPs and CS-Ag NPswere investigated.It indicated that thewood fiber board treated with CS-Ag NPs did not find bacterial plaque at8th daywhile the fibers treated with PVP-Ag NPs and untreated found the plaque at5th day in hygrothermal environment. The results illustrated that the wood fiber board treated with CS-Ag NPs possessed greater antibacterial properties.

Ag nanoparticles；synergetic antimicrobial；wood fiber

TQ351.01＋3

A< class="emphasis_bold">文獻(xiàn)編號:1

1673-5854(2017)01-0001-07

10.3969/j.issn.1673-5854.2017.01.001

2016-03-24

江蘇省生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗室基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)項目(JSBEM-S-201503)；江蘇省自然科學(xué)基金項目(BK20131071)

馮曉燕(1987—)，女，山東濰坊人，碩士生，主要從事抗菌材料的研究工作

?通訊作者:陳瑩，副研究員，碩士生導(dǎo)師，主要從事天然高分子納米材料的合成、表征和性能研究；E-mail:yingchencaf＠gmail.com。